Астрономи виявили рідкісну потрійну зоряну систему, у якій мілісекундний пульсар і білий карлик утворюють тісну пару, а третя зоря обертається навколо них на великій відстані. Ключем до відкриття стало незвичайне видиме уповільнення пульсара PSR J0435+3233, яке дослідники пояснюють гравітаційним впливом зовнішнього компаньйона.
Пульсари — це швидкообертові нейтронні зорі, що випромінюють вузькі пучки електромагнітного випромінювання. Коли такий пучок перетинає напрямок на Землю, телескопи реєструють регулярні імпульси. PSR J0435+3233 робить повний оберт приблизно за 3,2 мілісекунди, тому належить до мілісекундних пульсарів.
Дослідники проаналізували 192 сеанси спостережень китайського радіотелескопа FAST, зібрані майже за п’ять років. Зміни частоти імпульсів і орбітального руху внутрішньої пари вказували на додаткове прискорення системи. Воно могло виникати через рух під дією гравітації третього об’єкта.
Рух до Землі або від неї змінює інтервали між імпульсами через ефект Доплера. Якщо пульсар прискорюється в напрямку від Землі, проміжки між імпульсами збільшуються, через що його обертання здається повільнішим, ніж є насправді.
Проаналізувавши архівні оптичні та інфрачервоні спостереження, команда визначила ймовірне джерело цього гравітаційного впливу: зорю, яка розташована дуже близько до пульсара на небі та має подібний власний рух. За інтерпретацією дослідників, це зоря, подібна до Сонця, яка починає виходити з головної послідовності. Відстань до системи оцінюють приблизно у 7000 світлових років, хоча її орбітальний рух може впливати на цю оцінку.
Команда також виявила гамма-випромінювання пульсара в даних супутника NASA Fermi. Об’єднавши ці спостереження з вимірюваннями FAST та інформацією про видиму зорю, дослідники змогли відновити витягнуту зовнішню орбіту з розрахунковим періодом близько 73,5 року.
Дві зорі на тісній орбіті та третя — на широкій
Згідно з опублікованим дослідженням, пульсар обертається навколо гелієвого білого карлика приблизно за вісім днів. Разом вони рухаються навколо спільного центра мас, а третя зоря перебуває на значно ширшій орбіті.
Спостереження охоплюють лише частину передбачуваного зовнішнього орбітального періоду, тому його точна геометрія ще потребує уточнення. Крім того, аналіз команди не врахував повністю всі чинники, що впливають на час прибуття імпульсів.
Окремий аналіз тих самих даних, прийнятий до публікації в журналі Astronomy & Astrophysics і вже доступний як препринт на arXiv, також підтримує інтерпретацію системи як потрійної, але вказує на значно менше реальне уповільнення пульсара. Цей аналіз ґрунтується на частково тих самих спостереженнях і пропонує іншу класифікацію видимої зорі.
Як система могла пережити вибух зорі
Відкриття цікаве й з погляду еволюції зір. Пульсар утворився після вибуху масивної зорі, внаслідок якого залишилося надщільне ядро — нейтронна зоря. Згодом вона могла прискорити обертання завдяки надходженню речовини від компаньйона, а той із часом перетворився на білий карлик.
Зберегти гравітаційний зв’язок усіх трьох об’єктів було непросто. Вибух наднової супроводжується викидом значної частини маси зорі та може надати новонародженій нейтронній зорі додаткового імпульсу. Моделювання дослідників показало, що подібні системи здатні пережити цей етап, хоча це відбувається далеко не завжди.
У базовому сценарії моделювання лише близько 35% змодельованих систем зберігали гравітаційний зв’язок навіть за умови, що вибух не надавав нейтронній зорі додаткового імпульсу. За цих модельних умов імовірність збереження потрійної системи залишається відносно низькою.
Зовнішня зоря, виявлена дослідниками, може допомогти відновити історію еволюції системи. Її широка орбіта, ймовірно, перешкоджає значному обміну речовиною з внутрішньою парою. У майбутньому вона також може перетворитися на білого карлика, залишивши систему з нейтронної зорі та двох білих карликів.
Такі системи дають астрономам змогу досліджувати взаємодію зір на різних етапах еволюції та умови, за яких потрійні системи можуть зберігатися після вибуху наднової. Подальші спостереження допоможуть точніше визначити орбіту зовнішньої зорі та відтворити історію цієї незвичайної системи.
